Автоматические выключатели - это механические устройства, предназначенные для включения и отключения электрических цепей.
Принцип работы автоматического выключателя позволяет использовать это устройство для защиты проводки, а так же для коммутации сетей в нормальных и аварийных ситуациях.
От чего защищает автомат
Главная функция автоматического выключателя - защитить электрическую проводку в аварийных ситуациях.
Необходимость отключения питания возникает, если провода работают с превышением допустимого током, что вызывает перегрев изоляции.
Для того, что бы предотвратить выгорание и, возможно, пожар, срабатывает автоматический выключатель. Это отключает электричество во всем доме или в отдельной линии.
Чаще всего автоматы устанавливаются во вводном электрощите, но могут располагаться рядом с электроприбором большой мощности, например, электроплитой или бойлером.
Как работает автоматический выключатель
Важно помнить, что отключение электроэнергии происходит не из-за количества включённых приборов.
Такое явление вызывает повышенная сила тока, предельно допустимый уровень которого определяется сечением проводов и кабелей.
Поэтому, если автоматический выключатель срабатывает, это является признаком наличия проблем с электропроводкой.
Для определения причины отключения необходимо понимать, как работает автоматический выключатель.
В режиме перегруза электропроводки
В этом режиме отключение производит тепловой расцепитель, основной частью которого является биметаллическая пластина:
- Электрический ток проходит через нагревательный элемент. Малые токи слабо нагревают ленту, поэтому она не отключается.
- Сильный ток нагревает биметаллическую пластину и её слои увеличиваются в длину по-разному. Полоска изгибается, и воздействует на механизм который отключает автомат.
- Тепловая защита выключает питание только при превышении силы тока над номинальной.
- Время срабатывания защиты зависит от силы тока обратно-пропорционально силе тока
В режиме короткого замыкания (КЗ)
Главным элементом максимальной защиты является соленоид с подвижным подпружиненным сердечником.
Питающий провод подключается к верхней и нижней клеммам автомата.
Когда рукоятка выключателя установлена в положение "включено", ток проходит от верхней клеммы через подвижный и неподвижный контакты к катушке электромагнита и нижней клемме.
Электрический ток, проходя через автомат, намагничивает электромагнит и увеличение силы тока увеличивает притягивающую силу магнита.
Когда ток достигает опасного уровня, притяжение электромагнита становится достаточным, чтобы притянуть сердечник, соединенный с механизмом отключения автомата.
Процесс срабатывания защиты происходит практически мгновенно из-за высокой скорости, с которой возникает электромагнитная индукция.
Основные механизмы
Автоматический выключатель состоит из контактной группы, механизма привода, системы гашения дуги, электромагнитного и теплового расцепителей и корпуса.
Электромагнитный расцепитель
Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя состоит из катушки с подвижной центральной частью.
Одной из основных деталей электромагнита является изолированный провод, который наматывается на катушку.
Электрический ток, проходящий через автомат, протекает через эту катушку и создаёт магнитное поле, которое тем больше, чем выше сила тока.
При достижении силы тока выше уставки расцепителя сердечник притягивается и отключает питание линии.
Информация! В зависимости от типа устройства уставка максимальной защиты может в 3-20 раз превышать номинальный ток аппарата.
Тепловой расцепитель (биметаллическая пластина)
Тепловая защита, основным элементом которой является биметаллическая реагирует на перегрузку, которая продолжается в течение некоторого периода времени.
Электрический ток, проходящий через автомат, нагревает биметаллическую полосу, вызывая ее изгиб.
Это происходит за счет теплового расширения двух слоёв металла с разным коэффициентом теплового расширения.
Комбинациями металлов в этих пластинах обычно являются сталь и медь или сталь и латунь. Они соединяются по всей длине при помощи проката или кузнечной или точечной сварки.
Биметаллическая полоса может выдерживать небольшие перегрузки по току в течение более длительных периодов времени, чем электромагнитный расцепитель.
Если перегрузки продолжаются, то нагрев биметаллической полоски увеличится, она изогнётся и коснётся планки отключения, вызывая срабатывание защиты.
Для чего нужна дугогасительная камера
Автоматический выключатель состоит из неподвижных и подвижных контактов, которые соприкасаются друг с другом и пропускают ток при включённом выключателе.
Всякий раз, когда в какой-либо части сети возникает неисправность, подвижные и неподвижные контакты размыкаются приводным механизмом.
Разделение контактов приводит к возникновению дуги между ними. Как только между контактами образуется дуга, молекулы воздуха, окружающие дугу, нагреваются до высокой температуры и ионизируются.
Это значит, что их изолирующие свойства разрушаются, и воздух становится проводником электричества.
Электрическая дуга не только задерживает процесс прерывания тока, но также выделяет огромное количество тепла, которое может вызвать повреждение системы или самого автоматического выключателя.
Для её гашения используется дугогасящая камера, состоящая из пакета стальных пластин с промежутком между ними.
Эти пластины разделяют дугу на короткие отрезки, что приводит её разрушению и сохраняет автомат и контакты неповреждёнными.
Вывод
Автоматические выключатели могут использоваться для распределения электроэнергии, включения освещения и защиты линий электропередач и двигателей.
Принцип работы автомата позволяет применять его для автоматического отключения цепи при серьезной перегрузке и коротком замыкании.
В бытовых электросетях чаще всего устанавливаются модульные автоматы, предназначенные для крепления ни DIN-рейку.
